模塊化UPS對客戶(hù)TCO的影響

摘要：隨著(zhù)計算機和網(wǎng)絡(luò )設備的普及，各行各業(yè)對交流電的可靠性要求越來(lái)越高，交流不間斷電源系統(UPS)的應用也越來(lái)越廣泛。同時(shí)，由于市場(chǎng)競爭力等因素的考慮，用戶(hù)越來(lái)越關(guān)注UPS的TCO(Total Cost of Ownership)。本文重點(diǎn)探討模塊化UPS相對傳統UPS在TCO方面的優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：TCO、不間斷電源、模塊化UPS

前言

在電信、金融、能源等行業(yè)，交流負載設備用電的可靠性主要靠UPS設備來(lái)提供，特別是在一些大型數據中心，需要使用很多大型UPS設備。一直以來(lái)，由于受到技術(shù)發(fā)展的限制，UPS多采用傳統的形式，近年來(lái)，其TCO越來(lái)越受到用戶(hù)的質(zhì)疑。模塊化UPS正是為解決傳統式UPS的局限性、提高其TCO而發(fā)展起來(lái)的一種新型UPS。

1、TCO的概念和組成要素

1.1 TCO概念

TCO：Total Cost of Ownership，總體擁有成本。

1.2 TCO組成要素

圖1 總擁有成本組成要素

CAPEX:Capital expenditure，指資金、固定資產(chǎn)的投入。

OPEX:Operating expense,指的是企業(yè)的管理支出。

1.3 TCO應用

提供決策依據：通過(guò)分析總擁有成本，輸出相關(guān)財務(wù)指標，建立財務(wù)分析模型;

保護投資：利用模型比較結果，找到最優(yōu)選擇方案，規避風(fēng)險，快速盈利;

輔助業(yè)務(wù)規劃和分析：通過(guò)分析總投資，為投資策略參考;

運營(yíng)監控：綜合市場(chǎng)情況進(jìn)行分析，改善和提升關(guān)鍵業(yè)績(jì)指標。

模塊化UPS對TCO的影響分析

1.4 模塊化UPS實(shí)物圖

圖2 模塊化UPS實(shí)物圖

1.5 模塊化UPS的分類(lèi)

模塊化UPS目前主要分為兩種類(lèi)型：

第一種類(lèi)型模塊化UPS由機架、功率模塊、旁路模塊、監控模塊組成。其中功率模塊包括整流、逆變器等部分。各功率模塊獨立控制并聯(lián)運行。

第二種類(lèi)型模塊化UPS由機架、單體模塊構成，每個(gè)單體模塊內都裝有整個(gè)UPS電源與控制電路，包括整流器、逆變器、靜態(tài)旁路開(kāi)關(guān)及附屬的控制電路、CPU主控板。每個(gè)UPS模塊都有獨立的管理顯示屏。

相對目前行業(yè)發(fā)展而言，中大功率模塊化UPS多采用第一種類(lèi)型，小功率模塊化UPS多采用第二種類(lèi)型，而且兩種類(lèi)型UPS的共同特點(diǎn)是功率變換部分是獨立控制的，而且能實(shí)現N+X并聯(lián)，從而保證模塊化UPS的可靠性。

1.6 模塊化UPS的特性和對TCO的影響

1.6.1 模塊化UPS對機會(huì )成本的影響

模塊化UPS并聯(lián)冗余，可靠性高，降低供電風(fēng)險。

在傳統UPS產(chǎn)品中，最早是用UPS單機供電(如圖3所示),隨后用戶(hù)保障安全一般采用的是“1+1”或“N+1”并聯(lián)冗余方式(如圖4所示)。

圖3 傳統UPS單機供電系統示意圖

圖4 UPS(n+1)并聯(lián)冗余供電系統示意圖

模塊化UPS具有N+X的架構特性(參考圖5)。

圖5 模塊化UPS架構圖

從系統論的角度看，應該消除系統方案的公共故障點(diǎn)，局部的得失不影響系統的方案才是優(yōu)秀的。傳統UPS單機供電，當UPS本身出現故障時(shí),就造成負載的供電中斷,可靠性低;并機系統雖然解決了單機系統沒(méi)有冗余的缺點(diǎn)，但是還存在如下缺點(diǎn)：

1、需要額外增加均流電路和同步控制器;

2、冗余少，運行效率低：目前多數行業(yè)UPS電源的運行方式，主要是1+1或2+1的并聯(lián)結果，這意味著(zhù)該方案的容錯率或冗余只有一次。

如果單個(gè)系統的可靠性為r，則N+X冗余系統的可靠性公式如下：

(公式1)

假設一個(gè)單機UPS和一個(gè)模塊UPS的可靠性R1=0.99，即故障率為1%，那么一個(gè)80KVA的單機UPS可靠性就是0.99，而80KVA的模塊UPS，如果每個(gè)模塊為10KVA，就是7+1的組合，這時(shí)的可靠性R(7+1)就是：

R(7+1)=0.99731

可建，這時(shí)模塊化UPS可靠性比單機是幾乎提高了10倍。

如果采用6+2組合，其可靠性R6+2就是：

R(6+2)=0.9999461

此時(shí)可靠性比單機是幾乎提高了100倍。

而且，隨著(zhù)負載的減少，可靠性還會(huì )增大。假如負載低于50KVA，就可以使5+3的組合，可算出故障率比單機時(shí)降低1000倍。這是單機UPS無(wú)論如何都無(wú)法做到的，并機1+1系統的可靠性也遠遠不及。

可靠性做為UPS最重要的指標，對客戶(hù)的機會(huì )成本影響巨大，它會(huì )降低客戶(hù)的營(yíng)收損失，增加了客戶(hù)的商業(yè)機會(huì )，減少了客戶(hù)流失，并隨之降低了維修成本和服務(wù)成本等。